【正文】 還可以自己搭配，制作成本低、操作也很簡單，因而得到了很廣泛的引用。這種彩 燈集多種技術(shù)以設(shè)計(jì)制作，把形、色、光、聲、動相結(jié)合，思想性、知識性、趣味性、藝術(shù)性相統(tǒng)一?，F(xiàn)如今，彩燈慢慢成為我們?nèi)粘Ｉ钪胁豢苫蛉钡囊徊糠至耍粌H能給我們帶來視覺上的享受而且美化我們的生活。 隨著人們生活水平的提高，環(huán)境的不斷改善和美化，在許多場合可以看到很多彩色的霓虹燈。總所周知當(dāng)今時(shí)代是一個(gè)充滿競爭的時(shí)代，各地政府了吸引游客，留住投資者，在城市的各個(gè)角落利用霓虹燈造景，實(shí)施 亮化工程 ，用來美化環(huán)境及樹立一個(gè)美好的城市形象。 因?yàn)?LED霓虹燈相對于傳統(tǒng)霓虹燈來說具有投資小，制作工藝簡單，耗電量低，使 用壽命長等特點(diǎn)，因此 LED霓虹燈在現(xiàn)如今應(yīng)用越來越廣泛。但目前市場上各種樣式的彩燈控制器大多采用全硬件電路實(shí)現(xiàn)，電路的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、功能比較單一。一旦制成成品之后只能按照固定的模式閃亮；不能根據(jù)不同場合、不同時(shí)間段的需要來進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)節(jié)。同時(shí)這種霓虹燈控制器結(jié)構(gòu)往往有芯片過多、電南昌大學(xué)共青學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第一章 前言 2 路復(fù)雜、功率損耗大等缺點(diǎn)。從功能上來說，傳統(tǒng)霓虹燈的亮燈模式相對較少并且亮燈的樣式也比較單調(diào)，對用戶來說缺乏操作性，影響亮燈效果。因此有必要對現(xiàn)有的彩燈控制器進(jìn)行改進(jìn)。 雙色三循環(huán)彩燈控制器設(shè)計(jì)的任務(wù)與要求 利用所學(xué)知識制作一 個(gè)雙色三循環(huán)方式彩燈控制器。要求如下 : 控制器有 8路輸出，每路用雙色發(fā)光二極管指示。 控制器有 3重循環(huán)方式： 方式 A：單綠左移 單綠右移 單紅左移 單紅右移； 方式 B：單綠左移 全熄延時(shí)伴聲音； 方式 C：四燈紅閃，四燈綠閃循環(huán)。 由單刀擲開關(guān)控制 3種方式，每種方式用單色發(fā)光二極管指示。 .兩燈點(diǎn)亮?xí)r間約在 ～ ，延時(shí)時(shí)間約在 1～ 6S間可調(diào)。 要求用 10V電源設(shè)計(jì)。 完成 仿真及具有以上要求的實(shí)物 近年來，由于中，大規(guī)模集成電路的迅速發(fā)展，使得單片機(jī)電路的設(shè)計(jì)發(fā)生了很大變化。在設(shè)計(jì)的時(shí)候如果能更加充分的使用單片機(jī)的話，不但可以大幅度的減少電路組件數(shù)目，還能使電路更加的簡捷，而在提高電路可靠性的前提下，還可以降低成本。因此，雙色三循環(huán)方式彩燈控制器總體方案設(shè)計(jì)如下： 根據(jù)設(shè)計(jì)要求，把雙色三循環(huán)彩燈控制系統(tǒng)分解成若干個(gè)單元系統(tǒng)，電路總單元數(shù)應(yīng)該盡量少，每一個(gè)單元都應(yīng)盡量簡單，以便維護(hù)，檢修。 每一個(gè)單元電路都是由相應(yīng)的元器件構(gòu)成，以實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功 能，比如：電源電路；循環(huán)方式控制電路；延遲控制電路；延遲響應(yīng)電路等。 各單元電路間在連接時(shí)，不但要讓所有單元電路在時(shí)序上是都協(xié)調(diào)一致，還要考慮其是否能夠滿足工作需求，單元電路之間的電氣特性必須相互匹配，確保電路能夠正常工作。 南昌大學(xué)共青學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第二章 系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì) 3 第二章 系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì) 方案比較 方案一： 電路組成：此方案電路主要由定時(shí)器、計(jì)數(shù)器以及譯碼器組成。 二、電路原理與實(shí)現(xiàn)： CD4040： 12位異步二進(jìn)制計(jì)數(shù)器，它僅有 2 個(gè)輸入端，即時(shí)鐘輸入端 CP 和清零端 CR。輸出端為 Q1Q12。當(dāng)清零端 CR 為高電平時(shí) ,計(jì)數(shù)器輸出全被清零 。當(dāng)清零端 CR為低電平時(shí) ,在 CP 脈沖的下降沿完成計(jì)數(shù)。 74LSl38： 38線譯碼器 ,具有 3 個(gè)地址輸入端 A A A0 和 3 個(gè)選通端 SS S3 以及 8 個(gè)譯碼器輸出端 Y0～ Y1。 用 555 定時(shí)器組成多諧振蕩器，輸出頻率為 f=101Hz。由 CD4040 分頻后，高 3位 Q1 Q1 Q10 的輸出分別接在 74LSl38譯碼器的 A A0、 A1 三端。每隔 5s， A0 會變化一次；每隔 10s， A1 變化一次；每隔 15s， A2 變化一次。使輸出端的發(fā)光二極管能夠按順序點(diǎn)亮或者熄滅。 三、 PCB 圖設(shè)計(jì)與生成 。 Protel PCB，并進(jìn)行元器件合理布局。 ，自動布線。 圖的調(diào)整及打印。 元件清單 : 電容： 1個(gè)、 1個(gè) ； 電阻： 300Ω 1 個(gè)、 10KΩ 2 個(gè) ； 芯片： NE555 1 片； 74LS138 1 片； CD4040 芯片 1片 ； CON2 跳線接口 1 個(gè) ； 發(fā)光二極管 8 個(gè) ； IC 管座： DIP8 1 個(gè)、 DIP16 2個(gè) ； 電路板 1塊 ； 導(dǎo)線（紅色，黑色）若干 方案二： 電路組 成：該循環(huán)控制電路由單片機(jī)；晶振電路；循環(huán)方式控制電路；延遲控制電路；延遲響應(yīng)電路顯示電路組成。 二、電路原理與實(shí)現(xiàn)：電路中晶振產(chǎn)生振蕩，輸出一定頻率的矩形脈沖。單片機(jī)經(jīng)過編程，通過 口控制顯示方式， 口控制 LED 點(diǎn)亮?xí)r間， 口控制延遲時(shí)間。 — 分別指示三種顯示方式， 口為延遲響應(yīng)。 —南昌大學(xué)共青學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第二章 系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì) 4 口分別接八個(gè)紅色發(fā)光二極管， — 口分別接八個(gè)綠色發(fā)光二極管，總共 16個(gè)輸出，結(jié)合顯示三種循環(huán)現(xiàn)象。 三、 PCB 圖設(shè)計(jì)與生成 成網(wǎng)絡(luò)表。 Protel PCB，并進(jìn)行元器件合理布局。 ，并自動布線。 圖的人工調(diào)整及打印輸出。 方案論證 方案一： 想要得到三種循環(huán)現(xiàn)象并不難，只要利用中小型的集成電路就可以實(shí)現(xiàn)。電路的核心部分時(shí)控制電路，整個(gè)系統(tǒng)可以劃分為：方式選擇及控制模塊、延時(shí)模塊、振蕩模塊、計(jì)數(shù)譯碼模塊以及顯示模塊。其框圖如圖 所示： 圖 雙色三循環(huán)方式彩燈控制器框圖 （方案一） 方案二： 本方案是以 51單片機(jī)為核心，利用單片機(jī)外部拓展模塊結(jié)合單片機(jī)，組成主控模塊。根據(jù)用戶需要可以編寫若干種亮燈模式。 雙色三循環(huán)彩燈控制器系統(tǒng)包括 5 大部分，即顯示系統(tǒng)、脈沖震蕩系統(tǒng)、核心控件（ 51 主控模塊）、復(fù)位電路。主控模塊，具有控制功能，顯示系統(tǒng)是受控模塊，由 16 個(gè)（八紅八綠）發(fā)光二極管組成。脈沖震蕩系統(tǒng)是由一個(gè) 12MHz 的晶振及兩個(gè)電容組成。核心控件主要由 51 芯片組成，是整個(gè)彩燈循環(huán)系統(tǒng)的核心是控制彩燈循環(huán)點(diǎn)亮等等一切功能的部件。復(fù)位開關(guān)連接控制器的 RST 端，實(shí)現(xiàn)復(fù)位控制。 方案選擇 方式選擇 振蕩器 控制電路 計(jì)數(shù)器 譯碼器 LED 顯 示 延時(shí)電路 蜂鳴器 南昌大學(xué)共青學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第二章 系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì) 5 本次設(shè)計(jì)選擇了方案二，原因有以下幾點(diǎn)： 第一、單片機(jī)的高集成度以及體積小還有其可靠性相對較高。 各個(gè)功能部件均集成在同一芯片上，集成度高、體積相對來說就減小了；單片機(jī)的抗工業(yè)噪音性能相對一般的通用的 CPU 來說要好，這是由于單片機(jī)芯片都是按工業(yè)測控環(huán)境的要求來設(shè)計(jì)的，因?yàn)閱纹瑱C(jī)的內(nèi)部布線很短；單片機(jī)的程序指令，常數(shù)及表格等都已經(jīng)固化在 ROM 中，不易破壞，由于眾多信號通道都集成在同一塊芯片內(nèi)，所以單片機(jī)可靠性就更高了。 第二、單片機(jī)的控制功能強(qiáng)大 。單片機(jī)的指令系統(tǒng)非常豐富，這為我們的設(shè)計(jì)提供了更加 便利的條件。 第三、單片機(jī)的工作電壓低，工作時(shí)功耗也低，對于生產(chǎn)便攜式產(chǎn)品來說不但方便而且安全。 一般單片機(jī)的內(nèi)部工作電壓均在 ~，而且單片機(jī)內(nèi)部的工作電流只有幾百 uA。 第四、單片機(jī)的易擴(kuò)展性。單片機(jī)內(nèi)部有計(jì)算機(jī)運(yùn)行時(shí)必須的零部件，單片機(jī)芯片外部還有許多供擴(kuò)展用的三總線及并行、串行輸入 /輸出管腳，很容易構(gòu)成各種規(guī)模的計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)。 第五、單片機(jī)的性價(jià)比高。 首先單片機(jī)的性能好?，F(xiàn)在單片機(jī)已開始使用DSP 等技術(shù)，來提高速度以及運(yùn)行效率。市面上很多單片機(jī)的尋址能力已經(jīng)超過 了64KB。目前，有的單片機(jī)片內(nèi)的 ROM 容量可達(dá) 62MB， RAM 容量則可達(dá) 2MB，尋址能力已經(jīng)達(dá)到了 1MB 和 16MB。近年來由于單片機(jī)的使用越來越廣泛，市場需求量越來越大，單片機(jī)生廠商之間的商業(yè)競爭更使單片機(jī)的售價(jià)越來越低。 南昌大學(xué)共青學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第三章 硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 6 第三章 硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 硬件系統(tǒng)框架 由所選方案，雙色三循環(huán)彩燈控制器主要由以下部分組成：顯示系統(tǒng)、脈沖振蕩系統(tǒng)、核心控件（ 51 主控模塊）、復(fù)位電路、主控模塊，具有控制功能。 圖 雙色三循環(huán)方式彩燈控制器 系統(tǒng)組成 框圖 單片機(jī)最小系統(tǒng)電路 單片機(jī)最小系統(tǒng)電路包括 :單片機(jī)、晶振 電路、復(fù)位電路 。如圖 圖 本次設(shè)計(jì)所用的單片機(jī)為 STC89C52RC，該型號的單片機(jī)是新一代單片機(jī)。在使用的時(shí)候，我們可以根據(jù)自己的需要選擇不同的時(shí)鐘周期。并且這種單片機(jī)的 核心控件 （ 51 主控模塊） 復(fù)位電路 脈沖振蕩系統(tǒng) 主控模塊 顯示系統(tǒng) 南昌大學(xué)共青學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第三章 硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 7 指令代碼完全兼容傳統(tǒng) 51 單片機(jī) 。 主要特性如 表 ： 表 STC89C51RC 單片機(jī)主要特 性 STC89C52RC 單片機(jī)的工作模式 如表 表 STC89C51RC 單片機(jī)的工作模式 掉電模式 典型功耗 A,可由外部中斷喚醒，中斷返回后，繼續(xù)執(zhí)行原程序 空閑模式 典型功耗 2mA 典型功耗 正常工作模式 典型功耗 4Ma～ 7mA 典型功耗 掉電模式可由外部中斷喚醒 STC89C52RC 引腳功能說明 如表 ： STC89C51RC 單片機(jī)的引腳功能說明 VCC（ 40 引腳） 電源電壓 VS S（ 20 引腳） 接地 主要特性 用戶可根據(jù)需要在 6 或者 12 時(shí)鐘（機(jī)器）周期之間任意選擇，指令代碼完全兼容傳 統(tǒng) 51 單片機(jī) 工作電壓： ～ （ 5V 單片機(jī)） /～ （ 3V 單片機(jī) ） 工作頻率范圍： 0～ 40MHz，相當(dāng)于普通 8051 的 0～ 80MHz，實(shí)際工 作頻率可達(dá) 48MHz 用戶應(yīng)用程序空間為 8K 字節(jié) 片上集成 512 字節(jié) RAM 通用 I/O 口 （ 32 個(gè)） 復(fù)位后為： ， P1/P2/P3/P4 是準(zhǔn)雙向口 /弱上拉， P0 口是漏極開路輸出，作為總線擴(kuò)展用時(shí)，不用加上拉電阻，作為 I/O 口用時(shí)，需加上拉電阻。 ISP（在系統(tǒng)可編程） /IAP（在應(yīng)用可編程） ，在下載程序時(shí)，用戶不需要用專門的編程器、仿真器，可以直接通過 串口下載，效率更高 具有 EEPROM 功能 具有看門狗功能 共 3 個(gè) 16 位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器。即定時(shí)器 T0、 T T2 1 Power Down 模式可由外部中斷、低電平觸發(fā)中斷方式喚醒，下降沿中斷或低電平觸 發(fā)電路，有 4 路外部中斷 1 芯片有通用異步串行口（ UART） ，在需要的時(shí)候可以利用定時(shí)器軟件實(shí)現(xiàn)多個(gè) UART 1 工作溫度范圍： 40～ +85℃（工業(yè)級） /0～ 75℃（商業(yè)級） 1 PDIP 封裝 南昌大學(xué)共青學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第三章 硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 8 P0 端口（ ～ ， 39～ 32 引腳） P0 口是一個(gè)漏極開路的 8 位雙向 I/O 口。作為輸出端口，每個(gè)引腳能驅(qū)動 8 個(gè) TTL 負(fù)載，對端口 P0 寫入 每個(gè)引腳能驅(qū)動 寫入 “1”時(shí)，可 以作